2012版电路实验指导书(2)

沈阳建筑大学信息学院

第二部分上机实验内容

实验一、基尔霍夫定律的验证

一、实验目的

1. 验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。 2. 学会用电流插头、插座测量各支路电流。 3. 掌握电路电位图的绘制方法 二、实验原理

1.基尔霍夫定律是电路的基本定律。测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律（KCL）和电压定律（KVL）。即对电路中的任一个节点而言，应有ΣI＝0；对任何一个闭合回路而言，应有ΣU＝0。

运用上述定律时必须注意各支路或闭合回路中电流的正方向，此方向可预先任意设定。

2.在一个闭合电路中，各点电位的高低视所选的电位参考点的不同而变，但任意两点间的电位差（即电压）则是绝对的，它不因参考点的变动而改变。

电位图是一种平面坐标一、四两象限内的折线图。其纵坐标为电位值，横坐标为各被测点。要制作某一电路的电位图，先以一定的顺序对电路中各被测点编号。以图5-1的电路为例，如图中的A～F, 并在坐标横轴上按顺序、均匀间隔标上A、B、C、D、E、F、A。再根据测得的各点电位值，在各点所在的垂直线上描点。用直线依次连接相邻两个电位点，即得该电路的电位图。

在电位图中，任意两个被测点的纵坐标值之差即为该两点之间的电压值。

在电路中电位参考点可任意选定。对于不同的参考点，所绘出的电位图形是不同的，但其各点电位变化的规律却是一样的。 三、实验设备 序号 1 2 3 4 名称 直流可调稳压电源 万 用 表 直流数字电压表 电位、电压测定实验电路板 型号与规格 0~30V 0~200V 数量 二路 1 1 1 备注 DG04 自备 D31 DG05 四、实验内容

利用DG05实验挂箱上的“基尔霍夫定律/叠加原理”线路，按图2.1.1接线。

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F6VR1=510ΩAI3R2=1KΩB12V+E1-S1R3=510ΩER4=510ΩDIN4007R5=330ΩS2+E2-C

图2.1.1

1. 分别将两路直流稳压电源接入电路，令 U1＝6V，U2＝12V。（先调准输出电压值，再接入实验线路中。）

2. 以图2.1.1中的A点作为电位的参考点，分别测量B、C、D、E、F各点的电位值φ及相邻两点之间的电压值UAB、UBC、UCD、UDE、UEF及UFA，数据列于表中。

3. 以D点作为参考点，重复实验内容2的测量，测得数据列于表中。 电 位 参考点 φ与U φA φB φC φD φE φF UAB UBC UCD UDE UEF UFA 计算值 A 测量值 相对误差 计算值 D 测量值 相对误差 任意设定三条支路和三个闭合回路的电流正方向。图2.1.1中的I1、I2、I3的方向已设定。三个闭合回路的电流正方向可设为ADEFA、BADCB和FBCEF。

4. 将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，读出并记录电流值。 5. 用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，记录之。 被测量 计算值 测量值 相对误差 I1(mA) I2(mA) I3(mA) U1(V) U2(V) UFA(V) UAB(V) UAD(V) UCD(V) UDE(V) 五、实验思考题

1. 根据图2.1.1的电路参数，计算出待测的电流I1、I2、I3和各电阻上的电压值，记入

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表中，以便实验测量时，可正确地选定毫安表和电压表的量程。

2. 实验中，若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流，在什么情况下可能出现指针反偏，应如何处理？在记录数据时应注意什么？若用直流数字毫安表进行测量时，则会有什么显示呢？

六、实验注意事项

1. 测量电位时，用指针式万用表的直流电压档或用数字直流电压表测量时，用负表棒（黑色）接参考电位点，用正表棒（红色）接被测各点。若指针正向偏转或数显表显示正值，则表明该点电位为正（即高于参考点电位）；若指针反向偏转或数显表显示负值，此时应调换万用表的表棒，然后读出数值，此时在电位值之前应加一负号（表明该点电位低于参考点电位）。数显表也可不调换表棒，直接读出负值。

2．所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准。 U1、U2也需测量，不应取电源本身的显示值。

3. 防止稳压电源两个输出端碰线短路。

4. 用指针式电压表或电流表测量电压或电流时， 如果仪表指针反偏，则必须调换仪表极性，重新测量。此时指针正偏，可读得电压或电流值。若用数显电压表或电流表测量，则可直接读出电压或电流值。但应注意：所读得的电压或电流值的正确正、负号应根据设定的电流参考方向来判断。 七、实验报告要求

1．根据实验数据，绘制两个电位图形，并对照观察各对应两点间的电压情况。两个电位图的参考点不同，但各点的相对顺序应一致，以便对照。

2. 根据实验数据，选定节点A，验证KCL的正确性。

3. 根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证KVL的正确性。 4. 将支路和闭合回路的电流方向重新设定，重复1、2两项验证。 5. 误差原因分析。 6. 心得体会及其他。

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实验二、电压源与电流源的等效变换

一、实验目的

1.掌握电源外特性的测试方法。 2.验证电压源与电流源等效变换的条件。

3.学习自行设计实验电路、自行安排实验步骤，能够对实验数据进行分析。 二、实验原理

1.一个理想的电压源在一定的电流范围内，具有很小的内阻，其输出电压不随负载电流而变，其外特性曲线即伏安特性曲线U=?（I）是一条平行于I轴的直线；一个理想的电流源在一定的电压范围内，具有很大的内阻，其外特性曲线即伏安特性曲线U=?（I）是一条平行于U轴的直线。

2.一个实际的电压源（或电流源），其输出电压（或输出电流）是随负载的改变而变化的，因为它具有一定的内阻值。故在实验中，用一个小阻值的电阻（或大阻值的电阻）与稳压源（或恒流源）相串联（或并联）来模拟一个实际的电压源（或电流源）。

3.一个实际的电源，就其外部特性而言，即可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电流源。若视为一个电压源，则可用一个理想的电压源US与一个电阻R0相串联的电路模型来表示；若视为电流源，则可用一个理想的电流源IS与一个电阻R0相并联的电路模型来表示。如果这两种电源具有相同的外特性，则称这两个电源是等效的。G0代表电导。 一个电压源与一个电流源等效变换的条件为

IS?US11US?ISR0,R0?,G0?G0 R0R0 或

三、实验设备 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 名 称 可调直流稳压电源 可调直流恒流源 直流数字电压表 直流数字毫安表 万用表 电阻器 可调电阻箱 实验线路 - 9 -

型号与规格 0~30V 0~500mA 0~200V 0~200mA 120Ω，200Ω 510Ω，1KΩ 0~99999.9Ω 数量 1 1 1 1 1 1 备 注 DG04 DG04 D31 D31 自备 DG09 DG09 DG05 沈阳建筑大学信息学院

四、实验内容

1.测定电压源的外特性 （1）设计实验方案。

（2）按设计好的实验方案在实验台上选择器件并接线。

（3）记录理想电压源输出电压及电流的实验数据，并对实验结果加以说明。 （4）记录实际电压源输出电压及电流的实验数据，并对实验结果加以说明。 2.测定电流源的外特性 （1）设计实验方案。

（2）按设计好的实验方案在实验台上选择器件并接线。

（3）记录实际电流源输出电压及电流的实验数据，并对实验结果加以说明。 3.测定电源等效变换的条件 （1）设计实验方案。

（2）按设计好的实验方案在实验台上选择器件并接线。

（3）按设计电路图接上电压源记录实际电压源电路中负载的电流和电压值。

（4）按设计电路图接上电流源，调节恒流源的输出电流IS使负载中的电压和电流与步骤（3）相等，记录IS值。

注意：以上（3）、（4）两步实验要求负载不变。 对实验结果加以说明并验证等效变换条件的正确性。 五、实验思考题

1. 通常直流稳压电源的输出端不允许短路，直流恒流源的输出端不允许开路，为什么？ 2. 电压源与电流源的外特性为什么呈下降变化趋势， 稳压源和恒流源的输出在任何负载下是否保持恒值？ 六、实验注意事项

1. 在测电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值， 测电流源外特性时，不要忘记测短路时的电流值，注意恒流源负载电压不要超过20伏，负载不要开路。 2. 换接线路时，必须关闭电源开关。 3. 直流仪表的接入应注意极性与量程。 七、实验报告要求

1. 根据实验数据绘出电源的四条外特性曲线，并总结、 归纳各类电源的特性。 2. 从实验结果，验证电源等效变换的条件。 3. 心得体会及其他。

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